Skillnad mellan analog och digital modulering

Huvudskillnad - Analog vs Digital Modulation

Analog och digital modulering avser hur en bärarsignal modifieras för att överföra information. De huvudskillnad mellan analog och digital modulering är det en analog modulerad signal kan ta upp något värde (i ett möjligt område) medan en digitalt modulerad signal kan bara ta upp en av en diskret uppsättning värden.

Vad är modulering

Antag att du vill sända din musik så att människor från kilometer runt kan höra det. Naively kan du helt enkelt öka volymen. Ljudet skulle dock dö av utan att resa långt borta, och folk som inte vill höra din musik kommer att bli tvungna att lyssna, liksom!

Tänk på att istället "konvertera" din ljudvåg till en elektromagnetisk våg och överföra din musik så. Nu kan folk som vill lyssna använda en omvandlare för att omvandla de elektromagnetiska vågorna till ljud igen, och människor som inte vill lyssna skulle inte vara störda. Ett problem uppstår emellertid när andra människor också börjar sända sin musik. Deras elektromagnetiska vågor kommer att störa dig och dina lyssnare kommer att hamna i ett ljud av ljud.

Så hur gör radiostationer det? De har var och en en frekvens, och de sänder sina signaler med den frekvensen. En person som vill lyssna på en viss frekvens bör då "ställa in" den frekvensen med sin egen radio. Men nu finns det ett annat problem. Människor kan höra ljud över ett stort antal frekvenser. Hur kan radiostationerna sända alla de olika frekvenserna med bara en frekvens? Svaret är: modulation.

En våg med frekvensen på radiostationen kallas radiostationen bärsignal. Det här är helt enkelt en sinusvåg utan någon intressant information i den. De informationssignal är signalen som innehåller data som vi vill överföra (t.ex. musik vid en radiostation). En radiostation ändrar egenskaperna hos dess bärsignal beroende på informationssignalen, och denna process kallas modulering. Den modulerade signalen sänds, och lyssnarnas radio bör nu demodulera signalen för att extrahera ljudinformationen från den mottagna signalen.

Vad är analog modulering

Vid analog modulering moduleras bärarsignalen i proportion till informationssignalen så att den kan ta något värde (dvs det är en analog signal). Det finns tre huvudtyper av analog modulering:

Amplitude modulering (AM): Här ändras bärvågens amplitud, beroende på informationssignalen:

Amplitudmodulering

Som du kan se, när amplituden hos informationssignalen ändras, förändras också modulen hos den modulerade signalen tillsammans med den.

Frekvensmodulering (FM): Här, den frekvens av bärvågan ändras enligt informationssignalen.

Frekvensmodulering

Observera att när det gäller radioer finns det en gräns för hur mycket frekvensen kan ändras så att en stations signal kan hållas skild från en annan stations signal.

Fasmodulering (PM): Här, den fas av bärvågan ändras enligt informationssignalen:

Fasmodulering

Vad är Digital Modulation

I digital modulering är den använda informationssignalen en digital, dvs det är en signal som endast kan ta upp specifika värden. Digitala signaler representeras vanligtvis i binär med en serie 0 och 1. Ju större antalet 0 och 1 som används för att representera signalen i ett givet tidsintervall desto mer är antalet värden som signalen skulle kunna ta. I vårt exempel för en radiostation skulle den ursprungliga ljudsignalen behöva "hakas upp" till ett antal små tidsintervaller, och för varje tidsintervall skulle ett ungefärligt "tillåtet" värde för signalen behöva vara vald. Genom att hugga upp signalen till mycket små tidsintervaller och genom att använda ett stort antal "tillåtna värden" för att representera data kan ljudet göras för att låta naturligt.

Det finns flera olika typer av digital modulering också.

I amplitudskiftnyckling, amplituden hos signalen moduleras för att representera informationen. Den enklaste typen av modulering kallas on-off nyckelring, där bärarsignalen är påslagen för att representera en 1 och avstängd för att representera en 0.

I frekvensväxling, Vågens frekvens moduleras medan, i fasskiftning, vågens fas moduleras. Kvadraturamplitudmodulering är en typ av modulering där amplitud och fas båda moduleras till, och eftersom det finns flera olika kombinationer, kan denna typ av modulering representera många olika värden för signalen.

Till skillnad från analog modulation modifieras bärvågan vid digital tidsintervall vid specifika tidsintervaller. Eftersom digital modulering endast kan överföra specificerade värden är informationen inte så perfekt som originalversionen (folk hänvisar ofta till detta som "låg trovärdighet" till den ursprungliga signalen). Det är emellertid lättare att isolera ljud från digitala signaler. Multiplexing (sänder flera olika signaler med samma medium) är också enklare när moduleringen är digital.

Skillnad mellan analog och digital modulering

Tillåtna värden

Analog modulering: En analog modulerad signal kan representera valfritt värde inom ett intervall.

Digital modulering: En digitalt modulerad signal kan bara representera en av en uppsättning diskreta värden.

Variation med tiden

Analog modulering: Analog modulering kan producera en signal som bär kontinuerligt förändrad information.

Digital modulering: Digital modulering ger en signal vars värde förändras vid specifika tidsintervaller.

Separering av brus

Analog modulering: Det är svårt att skilja signalen från brus i analog modulering.

Digital modulering: I digital modulering kan signalen lätt separeras från ljud.

Image Courtesy

"Illustrationen av amplitudmodulering (AM) som visar jämförelse mellan informationssignal, bärsignal och AM-signal." Av Ivan Akira (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

"Illustrationen av frekvensmodulering (FM) som visar jämförelse mellan informationssignal, bärsignal och FM-signal." Av Ivan Akira (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

"Illustrationen av fasmodulering (PM) som visar jämförelse mellan informationssignal, bärsignal och PM-signal." Av Ivan Akira (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons